יסודות ניוביום

ניוביום היא מתכת אפור-כסף שהופכת מעט כחולה כאשר היא נחשפת לאוויר בטמפרטורת החדר. המראה שלו דומה לפלדה מלוטשת או פלטינה.

זוהי מתכת מעבר השייכת לקבוצה V של הטבלה המחזורית עם משקל אטומי של 92.9064 וסמל אטומי של Nb. יש לו 28 איזוטופים עם זמן מחצית חיים ומספרי מסה ידועים בין 83 ל-110. הניוביום הטבעי הוא האיזוטופ היציב שלו ניוביום 93.

ניוביום הוא גם מתכת עקשן. מתכות עקשנות הן קבוצה מיוחדת של מתכות השומרות על קשיותן וחוזקן גם כשהן נתונות לחום קיצוני ומציגות מספר תכונות ייחודיות אחרות שהופכות אותן לשימושיות עבור מגוון תהליכי ייצור. מתכות עקשן אחרות כוללות:

טונגסטן (W)
מוליבדן (מו)
טנטלום (טא)
רניום (Re)
טיטניום (Ti)
עוד כמה מתכות אקזוטיות
לא ניתן למצוא ניוביום לבד בטבע. במקום זאת, הוא נמצא בקבוצת מינרלים המכונה קבוצת הקולומביט-טנטליטים. בנוסף לקולומביט-טנטליט הברור, קבוצה זו מכילה פירוכלור, פירוקסן, טנטליט וקולומבייט, הידוע גם בשם קולומביט. נמצא כי כמויות גדולות של ניוביום קשורות לסלעי פחמן סיליקט (הידוע גם בשם קרבונטיטים) ונתרן סידן ניובאט. כמה מהמרבצים הידועים הגדולים ביותר נמצאים בקנדה, ברזיל, רוסיה, ניגריה והרפובליקה הדמוקרטית של קונגו.

מינרלים אלה מכילים לעתים קרובות גם טנטלום. ניוביום וטנטלום חולקים תכונות רבות, אך יש הבדל אחד מרכזי. טנטלום כבד בערך פי שניים מהניוביום.

ניוביום נמצא גם בשפע של פי 10 מטנטלום בקרום כדור הארץ. תכולתו בקרום כדור הארץ היא כ-17 חלקים למיליון לפי משקל או 3.7 חלקים למיליון לפי שומה. המשמעות היא שיש יותר ניוביום בקרום כדור הארץ מעופרת, אבל פחות מנחושת. העלות ל-100 גרם היא כ-18 דולר.

התהליך המשמש לייצור ניוביום הוא מורכב למדי, בעיקר בגלל שיש להפריד אותו מהטנטלום.

ניתן להפריד את הניוביום מהחומרים האחרים הללו על ידי יצירת תחמוצת ואז הפחתתה עם מימן ופחמן. תהליך ההפרדה משתמש בממיסים כדי לחלץ את היסודות בתהליך נוזלי-נוזל ולאחר מכן מזרז את הניוביום. לאחר מכן על המעבד לאפות אותו בניוביום פנטאוקסיד (Nb2O5), אשר לאחר מכן מופחת לאבקה באמצעות הידרוגנציה ותהליכים מתכתרמיים. סינטר ואקום או התכת קרן אלקטרונים מגבשת ומטהרת את האבקה.

שיטה נוספת להשגת ניוביום כוללת אלקטרוליזה של מלחים מותכים או הפחתת קומפלקסים של פלואור באמצעות מתכות תגובתיות.

ניוביום בדרך כלל מסוגגת עם מתכות, כולל ברזל, ניקל וקובלט, לפני השימוש.